Слабая антилокализация в двойных ямах HgTe с массивными фермионами Дирака
Russian science foundation (RSF), 23-22-00195
Kawahala N.M.1, Гусев Г.М.1, Ольшанецкий E.Б.2,3, Hernandez F.G.G.1, Михайлов Н.Н.2, Дворецкий С.А.2
1Instituto de Fisica da Universidade de Sao Paulo,135960-170, Sao Paulo, SP, Brazil
2Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия
3Новосибирский государственный технический университет НЭТИ, Новосибирск, Россия
Email: gusev@if.usp.br, eolsh@isp.nsc.ru, felixggh@if.usp.br, dvor@isp.nsc.ru
Поступила в редакцию: 8 апреля 2024 г.
В окончательной редакции: 5 июня 2024 г.
Принята к печати: 5 июня 2024 г.
Выставление онлайн: 6 сентября 2024 г.
Двойная квантовая яма HgTe представляет собой двумерный топологический изолятор, в котором объемными носителями являются массивные фермионы Дирака с исчезающе малой кривизной Берри. Соответственно, характер квантовых поправок к проводимости в подобной системе должен определяться наличием двух факторов: близким к нулю значением фазы Берри и спин-орбитальным рассеянием. В частности, исчезающая кривизна Берри в двойной квантовой яме HgTe должна, согласно теории, приводить к наблюдению отрицательного магнитосопротивления, в то время как в одиночной квантовой яме HgTe с безмассовыми фермионами Дирака и отличной от нуля фазой Берри теория всегда предсказывает антилокализационные поправки к проводимости (положительное магнитосопротивление) независимо от силы спин-орбитального взаимодействия. В настоящей работе вопреки ожиданиям подобные же антилокализационные поправки к проводимости положительного магнитосопротивления обнаружены и в двойной квантовой яме HgTe, что указывает на доминирование в квантовом транспорте механизма спин-орбитальной релаксации, приводящего к слабой антилокализации. Таким образом, результаты нашего исследования интерференционных поправок к проводимости в системе массивных фермионов Дирака указывают на то, что физика локализации в двумерных топологических изоляторах определяется конкуренцией таких факторов, как особенности спиновой текстуры, масса квазичастицы и интенсивность спин-орбитального рассеяния. Ключевые слова: двумерный топологический изолятор, двойная квантовая яма, магнитосопротивление, слабая локализация.
- P.A. Lee, T.V. Ramakrishnan. Rev. Mod. Phys., 57, 287 (1985)
- C.L. Kane, E.J. Mele. Phys. Rev. Lett., 95, 146802 (2005)
- B.A. Bernevig, T.L. Hughes, S.-C. Zhang. Science, 314, 1757 (2006)
- M.Z. Hasan, C.L. Kane. Rev. Mod. Phys., 82, 3045 (2010)
- L. Fu, C.L. Kane, E.J. Mele. Phys. Rev. Lett., 98, 106803 (2007)
- X.-L. Qi, S.-C. Zhang. Rev. Mod. Phys., 83, 1057 (2011)
- D.A. Kvon, Z.D. Kozlov, E.B. Olshanetsky, G.M. Gusev, N.N. Mikhailov, S.A. Dvoretsky. Physics--Uspekhi, 63 (7), 629 (2020)
- G. Tkachov, E.M. Hankiewicz. Phys. Rev. B, 84, 035444 (2011)
- P.M. Ostrovsky, I.V. Gornyi, A.D. Mirlin. Phys. Rev. B, 86, 125323 (2012)
- P.M. Ostrovsky, I.V. Gornyi, A.D. Mirlin. Phys. Rev. B, 90, 085401 (2014)
- Weizhe Edward Liu, Ewelina M. Hankiewicz, Dimitrie Culcer. 2D Materials, 10, 807 (2017)
- H.Z. Lu, J. Shi, S.Q. Shen. Phys. Rev. Lett., 107, 076801 (2011)
- Hai-Zhou Lu, Shun-Qing Shen. Phys. Rev. B, 84, 125138 (2011)
- H.T. He, G. Wang, T. Zhang, I.K. Sou, G.K.L. Wong, J.N. Wang, H.Z. Lu, S.Q. Shen, F.C. Zhang. Phys. Rev. Lett., 106, 166805 (2011)
- J. Chen, X.Y. He, K.H. Wu, Z.Q. Ji, L. Lu, J.R. Shi, J.H. Smet, Y.Q. Li. Phys. Rev. B, 83, 241304(R) (2011)
- Y.S. Kim, M. Brahlek, N. Bansal, E. Edrey, G.A. Kapilevich, K. Iida, M. Tanimura, Y. Horibe, S.W. Cheong,S. Oh. Phys. Rev. B, 84, 073109 (2011)
- E.B. Olshanetsky, Z.D. Kvon, G.M. Gusev, N.N. Mikhailov, S.A. Dvoretsky, J.C. Portal. JETP Lett., 91, 347 (2010)
- D.A. Kozlov, Z.D. Kvon, N.N. Mikhailov, S.A. Dvoretsky. JETP Lett., 96, 730 (2013)
- M. Muhlbauer, A. Budewitz, B. Buttner, G. Tkachov, E.M. Hankiewicz, C. Brune, H. Buhmann, L.W. Molenkamp. Phys. Rev. Lett., 112, 146803 (2014)
- G.M. Minkov, A.V. Germanenko, O.E. Rut, A.A. Sherstobitov, S.A. Dvoretski, N.N. Mikhailov. Phys. Rev. B, 85, 235312 (2012)
- G.M. Minkov, A.V. Germanenko, O.E. Rut, A.A. Sherstobitov, S.A. Dvoretski, N.N. Mikhailov. Phys. Rev. B, 88, 045323 (2013)
- S.S. Krishtopenko, W. Knap, F. Teppe. Nat. Sci. Rep., 6, 30755 (2016)
- G.M. Gusev, E.B. Olshanetsky, F.G.G. Hernandez, O.E. Raichev, N.N. Mikhailov, S.A. Dvoretsky. Phys. Rev. B, 101, 241302(R) (2020)
- G.M. Gusev, E.B. Olshanetsky, F.G.G. Hernandez, O.E. Raichev, N.N. Mikhailov, S.A. Dvoretsky. Phys. Rev. B, 103, 035302 (2021)
- P. Michetti, J.C. Budich, E.G. Novik, P. Recher. Phys. Rev. B, 85, 125309 (2012)
- O.E. Raichev. Phys. Rev. B, 85, 045310 (2012)
- E.G. Novik, A. Pfeuffer-Jeschke, T. Jungwirth, V. Latussek, C.R. Becker, G. Landwehr, H. Buhmann, L.W. Molenkamp. Phys. Rev. B, 72, 035321 (2005)
- A.H. Castro Neto, F. Guinea, N.M.R. Peres, K.S. Novoselov, A.K. Geim. Rev. Mod. Phys., 81, 109 (2009)
- B. Buttner, C.X. Liu, G. Tkachov, E.G. Novik, C. Brune, H. Buhmann, E.M. Hankiewicz, P. Recher, B. Trauzettel, S.C. Zhang, L.W. Molenkamp. Nature Physics, 7, 418 (2011)
- D.A. Kozlov, Z.D. Kvon, N.N. Mikhailov, S.A. Dvoretskii. JETP Lett., 96, 730 (2012)
- G.M. Gusev, D.A. Kozlov, A.D. Levin, Z.D. Kvon, N.N. Mikhailov, S.A. Dvoretsky. Phys. Rev. B, 96, 045304 (2017)
- G.M. Gusev, E.B. Olshanetsky, Z.D. Kvon, N.N. Mikhailov. Sol. St. Commun., 302, 113701, (2019)
- Chen-Hsuan Hsu, Peter Stano, Jelena Klinovaja, Daniel Loss. Semicond. Sci. Technol., 36, 123003 (2021)
- G.M. Minkov, A.V. Germanenko, I.V. Gornyi. Phys. Rev. B, 70, 245423 (2004)
- L. Altshuler, A.G. Aronov, A.I. Larkin, D.E. Khmelnitskii. Zh. Eksp. Teor. Fiz., 54, 411 (1981)
- O.E. Raichev, P. Vasilopoulos. J. Phys.: Condens. Matter, 12, 589 (2000)
- I.S. Burmistrov, I.V. Gornyi, K.S. Tikhonov. Phys. Rev. B, 84, 075338 (2011)
- I.R. Pagnossin, A.K. Meikap, T.E. Lamas, G.M. Gusev, J.C. Portal. Phys. Rev. B, 78, 115311 (2008)
- G.M. Minkov, A.V. Germanenko, O.E. Rut, A.A. Sherstobitov, A.K. Bakarov, D.V. Dmitriev. Phys. Rev. B, 82, 165325 (2010)
- B.L. Altshuler, A.G. Aronov, D.E. Khmelnitsky. J. Phys. C, 15, 7367 (1982)
- V. Krueckl, K. Richter. Semicond. Sci. Technol., 27, 124006 (2012).
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.